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博世力士乐液压元件应用于世界首台马蹄形盾构

YWT北京交通大学新闻网

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近日,国内最长运煤专线蒙华铁路白城隧道的掘进工作突破3000米大关,即将实现全隧贯通。蒙华铁路白城隧道挖掘使用由中国自主研发、世界首创的马蹄形盾构机。全球领先的传动与控制供应商博世力士乐凭借全球领先的液压技术,为这一“首要功臣”提供源源不断的驱动力。

  屡屡刷新全球盾构机行业各项技术指标的中国中铁工程装备集团有限公司(以下简称中铁装备)昨日又创世界第一。在习近平总书记视察企业并寄语“三个转变”两年之后,全球首台马蹄形盾构机在这里问世。云集盾构行业领域研发、生产、施工“三巨头”,如今,河南已成为引领“盾构”这一智能装备制造业发展的“风向标”。  “长相”与功能都不一般 为挖掘山岭隧道而生。  7月17日上午11时16分,在位于郑州的中铁装备国家TBM(全断面隧道掘进机)产业化基地内,一台“长相”颇为独特的盾构机正式下线。  这台盾构机与一旁的“兄弟”相比,它“脸盘儿”要大上许多。同时,和身旁两台传统盾构机的标准“圆脸儿”不同,这台盾构机的刀盘整体近似于椭圆形,远观形似马蹄。  据了解,这台“长相”奇特的异形盾构机不仅在外形上“与常人有异”,更实现了施工工法、技术上的“变形”。现场工作人员告诉记者,这台盾构机上的11个刀盘既可同时转动,也可单个转动、任意组合转动。这样一来,在施工中它具备了“方向自我纠偏”的能力。  据了解,这台“身负异能”的盾构机在下线后,将用于目前国内最大规模运煤专线蒙华铁路的施工当中。线路重点工程白城隧道,将依靠这台盾构机前来完成。  “它填补了国内盾构法在山岭铁路隧道施工的技术空白。”隧道施工方代表,中铁四局集团副总经理刘勃在下线仪式上对于这台马蹄形盾构机给予了高度评价。“传统方式作业一天能挖50米左右,且工作环境非常危险,利用盾构机,保守估计一天开挖300米。”中铁装备集团总经理谭顺辉介绍说。  与此同时,中铁装备董事长李建斌介绍说,马蹄形盾构机的诞生,标志着世界异形隧道掘进机研制技术迈向新阶段。实现了在隧道施工中“一次打通上、下行两条并行铁路宽度”的施工要求,告别了以往“一次打通一条线”的历史。  总书记曾在此寄语 希望企业实现“三个转变”  提起坐落于郑州经开区的中铁装备,相信不少读者都不陌生。2014年5月10日,习近平总书记来郑考察时,曾在这家企业的车间里提出了对我国智能装备制造行业“三个转变”的寄语。  当日陪同总书记考察的李建斌向记者回忆说,站在盾构机总装车间总书记表示,装备制造业是一个国家制造业的脊梁,目前我国装备制造业还有许多短板,要加大投入、加强研发、加快发展,努力占领世界制高点、掌控技术话语权,使我国成为现代装备制造业大国。一个地方、一个企业,要突破发展瓶颈、解决深层次矛盾和问题,根本出路在于创新,关键要靠科技力量。要加快构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系,加强创新人才队伍建设,搭建创新服务平台,推动科技和经济紧密结合,努力实现优势领域、共性技术、关键技术的重大突破,推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变。  引领盾构技术发展 河南已成为“风向标”  “犹如郑州女裤的版型预示着来年女装潮流,透过郑交所的价格指数可窥视中国粮食价格的波动。如今,通过驻扎在河南的三个行业内巨头的动作,便可把握盾构行业未来的发展趋势。”业内人士表示,目前,河南拥有中国中铁隧道集团有限公司(以下简称中铁隧道)及依托中铁隧道建立的盾构及掘进技术国家重点实验室,以及中铁装备这3家在盾构领域研发、生产、施工的“三巨头”,河南,已成为引领“盾构”这一智能装备制造业发展的“风向标”。  今年6月22日,由中铁隧道集团总承包的“中亚第一长隧”——安帕铁路卡姆奇克隧道正式通车。中国工程院院士,北京交通大学土木建筑工程学院教授、博士生导师,中铁隧道集团副总工程师王梦恕在接受大河报记者采访时曾表示,此工程标志着中国在隧道领域的建设水平已居国际领先地位。“中国隧道”已成为“中国高铁”之后,又一块叫响世界的金字招牌。 图片 3

作为国家重点交通项目,蒙华铁路是内蒙古到华中地区的运煤专线,全长1814.5公里,跨越内蒙古、陕西、河南、江西等七省区。其中白城隧道全长3345米,最大埋深81.05米,设计为时速120千米双线电气化铁路隧道。由于特殊的地理环境,蒙华铁路白城隧道段地处西北地区黄土及软弱地质,传统隧道施工方式难度大,事故多。马蹄形盾构机则能有效突破传统限制,降低盾体与地层之间的摩擦力,进而减小推进阻力。这一全球首创的隧道开挖方式能够极大提高隧道空间利用率,较圆形截面减少10%—15%的开挖面积,进而缩减工程成本,缩短施工工期。

“这是马蹄形盾构机首次在我国黄土隧道上的成功应用,是铁路隧道施工技术与装备发展史的里程碑。作为项目一员,我们感到无比荣幸。”博世力士乐中国工业液压通用机械应用经理杨晓钟说:“一直以来,博世力士乐与中铁工程装备集团就保持着十分紧密的合作。我们从2008年开始合作研发国产盾构机,可以说是共同参与了国产盾构机从无到有,从有到精的全过程。马蹄形盾构机的形状很特殊,这给液压系统在设计和元件选型上带来了一定的挑战,但是我们凭借出色的产品技术和丰富的应用经验,成功解决了技术上的难点,确保了施工任务的顺利完成。”

相较于传统的常规盾构机,马蹄形盾构机直径更大,刀盘形状也非传统的圆形,需要在传统常规盾构机上使用的子系统进行较大的修改,甚至重新研发。这也给液压系统设计及元件选型上带来了不小的挑战。为寻找最合适的元件产品,力士乐团队从项目伊始就积极参与到系统方案的设计中,为马蹄形盾构机提供一系列产品元件,包括CA马达、A4/A10/A11油泵以及GFT减速器等,分别应用在推进、管片拼装、螺旋输送、注浆、辅助系统等在内的各子系统的关键元件。CA马达凭借其直径小、重量轻等特点,在保证功率的同时消耗更小。此外,CA马达还具备抗冲击负荷能力和完美的内部对称,这能够确保其在旋转过程中的扭矩保持一致,保证输出力达到完美平衡,在施工中最大限度地减小了噪音和振动。A4/A10/A11系列油泵作为力士乐赖以成名的拳头产品,在国内外广大用户中赢得了高度的赞誉和认可,特别是在盾构机这种可靠性要求很高的设备倍中,A4/A10/A11凭借其压力高、转速高、驱动功率大等特点,在市场上拥有很高的占有率。同时,该系列油泵的容积效率为95%左右,总效率为90%左右,具有很强的抵抗气蚀能力,操作起来更高效;A4/A10/A11油泵的高材料强度性能还确保其抵御运行中的高压,大大延长了使用寿命。

1978年进入中国以来,博世力士乐液压系统以其安全可靠、技术先进、操作方便得到广泛认可,并参与到中国众多大型工程项目中。在武汉长江隧道的建设施工过程中,力士乐提供了72台带有特殊密封系统的特质油缸,确保直径达11.38米的盾构机在艰难的施工条件下始终保持正常运作;在长江三峡工程中,力士乐提供了世界领先的陶瓷活塞杆油缸;在青藏铁路的建设中,配备有力士乐液压系统的建筑机械,克服海拔4000米以上的恶劣条件,以其稳定的性能保障了工程的顺利完成。2018年是中国改革开放40周年,同样也是博世力士乐进入中国40年。博世力士乐见证了中国经济的飞速发展、正亲历中国的产业转型,在未来,更将凭借自身全球领先的产品技术,与中国企业、中国创新、中国力量继续共同成长。

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